[发明专利]一种坚硬顶板强制放顶方法

说明书

本发明公开了一种坚硬顶板强制放顶方法，其主要技术方案是：在工作面轨道顺槽和胶带顺槽距切眼相同位置各施工一个工作空间，在工作空间使用钻机向顶板坚硬岩层施工水平爆破孔，水平爆破孔在空间呈一定夹角，工作面推采距离工作空间10~15m时，在水平爆破孔装药封堵，一次爆破所有钻孔，将坚硬顶板预裂一条切缝直线；工作面推采后，顶板岩层在矿压作用下沿切缝直线垮落，压实底板。本发明不需要在工作面前方掘进联络巷，大大降低了联络巷的施工工作量，并节省了支护材料；本发明一次施工水平爆破孔较深，避免重复挪动钻机，提高了施工效率，所有水平爆破孔同时起爆，在工作面顶板岩层形成切缝，切断应力传递路径，保证推采安全。

技术领域

本发明属于煤矿安全领域，尤其涉及一种坚硬顶板强制放顶方法。

背景技术

近年来随着煤层开采深度的不断加大，许多煤田进入下组煤的开采，其顶板坚硬，推采过程中不易垮落，一旦突然垮落会瞬间压缩采空区空气，并形成强烈冲击，损坏支架，威胁人身安全。

目前针对坚硬顶板，多采用聚能爆破强制放顶的方法，其施工一般步骤为在工作面两侧顺槽内向采空区打设切顶孔，然后装药进行爆破，将顶板提前预裂一条切缝，切断应力传递路径。此种方法仅是将采空区两侧顶板断开，在工作面较宽时，两侧切缝效应无法影响工作面中央，造成工作面中央应力持续偏高，这种情况在基本顶厚度较大的地方尤为显著。

随着工作面的不断推采，架后顶板形成长悬臂结构，导致顶板长期悬而不冒，且基本顶以上岩层若为坚硬岩层，发生弯曲下沉，积聚较大的弹性能，一旦释放，引发工作面来压显现剧烈，损坏工作面支架和巷道内的支护设备。

目前处理这种情况，一般解决方案是在工作面前方间隔一定距离掘进若干条联络巷，在联络巷内向采空区顶板打设切顶孔，在工作面未推采至联络巷时，进行强制放顶，待工作面推采过联络巷后，基本顶沿切缝线垮落，切断长悬臂结构的应力传递路径，解决工作面中央顶板压力过大问题。

此种方案有效解决工作面中央顶板压力过大的问题，但也暴露出诸多不足，首先，目前的采掘工作面一般长度为1000m左右，宽度为100m左右，根据见方理论即在工作面推采至宽度的整数倍时，工作面会出现大的周期来压，如要消除此问题，需要在工作面前方掘进若干条联络巷，增加了掘进工作量，综掘设备不断转场，降低了施工效率；其次，掘进巷道需进行支护，多条联络巷浪费大量的支护材料，且两帮支护材料打设在煤层内，影响推进速度，钢制锚杆及托盘容易损坏采煤机截齿及破碎机滚筒等设备；工作面若干条联络巷存在，改变顺槽通风布局，导致该工作面风量不足，须在联络巷内设置多道风门调节巷道风量。

鉴于此，需要发明一种坚硬顶板强制放顶方法，以减轻工作面采掘工作量，提高采煤效率，节省支护材料，降低工作面中央压力，保证推采安全。

发明内容

本发明一种坚硬顶板强制放顶方法，具体包括以下流程。

第一步，在工作面轨道顺槽和胶带顺槽距离切眼相同的位置各施工一个工作空间，工作空间四侧壁使用锚网支护，工作空间顶板使用锚索网支护。

第二步，在两个工作空间内分别使用可升降钻机施工水平爆破孔，施工顺序为自下而上，由工作面顺槽向工作面顶板岩层中央水平施工水平爆破孔，相同位置水平爆破孔在工作面中央顶板岩层内贯通，水平爆破孔孔口呈一条切缝直线，切缝直线与竖直方向呈10°~20°夹角。

第三步，使用辅助工具将钢丝绳从水平爆破孔孔口一端穿入，从水平爆破孔另一端穿出，待工作面推采距离工作空间10m~15m时，使用胶带依次将炸药均匀绑扎在导爆索和钢丝绳周围，钢丝绳牵引导爆索和炸药进入水平爆破孔中，直至孔内装药完毕，导爆索末端绑扎雷管。

第四步，重复第三步，直至完成所有的水平爆破孔的装药工作，使用黄泥封堵水平爆破孔，封堵长度为3m~5m，所有的水平爆破孔同时起爆，在顶板岩层内形成切缝面。